Manual del Microinversor

MI-215W
MANUAL DE USUARIO
Microinversor de Interconexión a la Red Eléctrica de CFE
para Panel Solar
Modelo: MI-215W
DESCRIPCIÓN
El Microinversor MI-215W tiene la función de convertir la corriente directa del panel solar
en corriente alterna en interconexión con CFE. Este Microinversor está diseñado para ser utilizado
con Paneles Solares Monocristalinos o Policristalinos de 72 celdas en el rango de 180 a 215 W
y para una tensión nominal de línea de 127 Vca 60 Hz.
OPERACIÓN
Para que el Microinversor logre esta transformación de energía requiere de varias etapas de
conversión, control, protección y filtrado como se muestra en el siguiente diagrama a bloques.
Entrada 36 Vcd
de cd
Fusible 7.5A
(Panel Solar)
36 Vcd
Convertidor
Boost cd/cd
220 Vcd
Modulador
PWM de
20 kHz
20
kHz
Filtro pasa
bajos LC y
Sensor de
Corriente
120
Hz
20
kHz
36 Vcd
Fuente
de 5 Vcd
5 Vcd
Conmutador
Electrónico
Bipolar
60 Hz
Filtro EMI
60 Hz
Fusible 2 A
127 Vca
60 Hz
Salida
de ca
(CFE)
60 Hz
Microcontrolador
Sensor de
Temperatura
60 Hz
Señal de
Estado
Acoplador
Óptico
Indicador
Luminoso
(LED)
60 Hz
Fusible 7.5A : Este fusible se encuentra en la entrada de la energía de panel solar y constituye una
protección del lado de la corriente directa y tiene una corriente máxima de trabajo de 7.5 A.
Convertidor Boost cd/cd: Este convertidor es del tipo Boost el cual eleva la tensión del panel de
36 Vcd a 220 Vcd, para lograr esto tiene un controlador PWM de 40 kHz como se ve a continuación:
36 Vcd
220 Vcd
40 kHz
36 Vcd
Controlador
PWM
feedback
Modulador PWM: Este circuito convierte la corriente directa de 220 Vcd en una señal de corriente
alterna de 20 kHz con una modulación de ancho de pulso de 120 Hz. La señal de control del
modulador la proporciona el microcontrolador como se ve en la siguiente imagen.
220 Vp
20 kHz
220 Vcd
Optodriver
Puerto de Salida del Microcontrolador
Filtro pasa bajos LC y Sensor de Corriente: El Filtro pasa bajos LC está formado por un Inductor y
un Capacitor como se ve en la imagen. El Sensor de Corriente es un Sensor electrónico de efecto
Hall de tecnología avanzada y sirve para indicarle al microcontrolador el nivel de corriente al que está
operando el sistema.
220 Vp
20 kHz
Sensor
Hall
Puerto de Entrada del Microcontrolador
180 Vp
120 Hz
Conmutador Electrónico Bipolar: La señal unipolar de 120 Hz que recibe del filtro pasa bajo LC
es convertida a una señal bipolar de 60 Hz mediante el siguiente circuito.
180 Vp
120 Hz
Driver
127 Vca
60 Hz
Puertos de Salida del Microcontrolador
Filtro EMI: Es un Filtro de Interferencia Electromagnética en modo diferencial formado por un
transformador EMI, sus respectivos capacitores de alta frecuencia y supresor de picos del tipo
varistor como se muestra a continuación.
L
127 Vca
60 Hz
T
127 Vca
60 Hz
N
Fusible 2 A: Este fusible se encuentra conectado entre el microinversor y la CFE y constituye
el elemento de protección en la interconexión a la red eléctrica de CFE.
Indicador Luminoso: Es un LED bicolor que tiene la función de de indicar el estado de operación
del Microinversor y puede tener los siguientes casos:
LED en Rojo: Existe energía solar pero el rango de tensión de CFE no es el adecuado o se
encuentra desconectado de la red eléctrica de CFE.
LED en Verde parpadeando: El Microinversor está inyectando energía a la instalación eléctrica
conectada a la red eléctrica de CFE.
LED apagado: No hay suficiente energía en Panel Solar para encender al Microinversor.
Acoplador Óptico: Toma una muestra de la señal de CFE y adapta el nivel para que pueda ser
leída por el puerto análogo del microcontorlador.
Sensor de Temperatura: Constituido por un semiconductor monolítico que convierte la temperatura
del Microinversor en voltaje en el rango 0 a 5 Vcd para que pueda ser leída por el puerto análogo
del microcontrolador.
Fuente de 5 Vcd: Está fuente auxiliar proporciona energía a toda la electrónica de control del
Microinversor y toma energía directamente del Panel Solar.
Microcontrolador: Este es el componente de control de todo el Microinversor ya que controla todas
las etapas anteriores mediante un elemento intangible que es el Software o Programa que tiene el
microcontrolador en su memoria no volátil.
Este Software es el resultado de 3 años de investigación y desarrollo de este producto y está
basado en la experiencia de más de 25 años de la empresa desarrollando y fabricando productos
electrónicos.
Nuestra empresa es la primera y hasta el momento la única empresa Mexicana que domina la
fabricación de productos con Tecnología de Interconexión a la red eléctrica de CFE. Solo 6 países en
el mundo dominan esta tecnología debido a su altísimo grado de complejidad y ahora México se
incorpora a este grupo con nuestro producto.
La Interconexión a la red de CFE es la manera más practica de proporcionarle energía solar a un
inmueble y con esto disminuir el consumo de energía de la CFE y dejar de emitir toneladas de
CO2 al ambiente contribuyendo a evitar el calentamiento global.
Estamos convencidos que un futuro muy cercano la energía solar se hará de uso común en todos
los hogares y nuestro producto seguirá fabricandose en volúmenes cada vez mayores como hasta
ahora gracias a el precio más competitivo que permite la fabricación nacional y el hecho de evitar
la dependencia tecnológica que se tenia al ser únicamente importadores de la tecnología del
exterior en este rubro tan importante en materia económica como es la energía solar.
PROTECCIONES
El Microinversor MI-215W requiere forzosamente para operar de manera adecuada de varias
protecciones que permiten alimentar a la red eléctrica de la CFE en tiempo y forma correcta.
Todas estas protecciones están programadas en la memoria no volátil de microcontrolador. Las
cuales se presentan a continuación.
Sobrevoltaje: Como el voltaje de operación del Microinversor varia, todo el tiempo el microcontrolador está monitoriando la tensión de línea y si esta alcanza los 146 Vca inmediatamente apaga
al conmutador electrónico bipolar y con esto logramos la desconexión del microinversor de la red
eléctrica de CFE.
Subvoltaje: Al igual que la protección anterior si la tensión de la línea disminuye de 100 Vca también
inmediatamente se apaga el conmutador electrónico bipolar y logramos la desconexión de la red
eléctrica de CFE.
Sincronismo: Esta importantísima protección se basa en tener en perfecta alineación la corriente
que se está inyectando a la red eléctrica de CFE con el voltaje de esta, como se ve a continuación
en la siguiente imagen en donde la señal azul es el voltaje de la red eléctrica de CFE y la señal
roja es la corriente inyectada a la red eléctrica.
La razón de la importancia de esta protección radica en el hecho de que simplemente no es
posible que el Microinversor opere interconectado con la red eléctrica de la CFE si no va en perfecta
sincronía con esta ya que la CFE tiene millones de veces más potencia que el Microinversor y por
lo tanto la sincronía de los ciclos positivo y negativo debe ser total ya que de lo contario se abriría
instantáneamente el fusible de 2 A que se encuentra entre el Microinversor y la red eléctrica de CFE.
Frecuencia: Al igual que la protección anterior la frecuencia de operación debe ser igual a la red
eléctrica de la CFE, es decir 60 Hz. El microcontrolador verifica todo el tiempo la correcta frecuencia
de la línea justo en los cruces por cero que existen al cambiar de ciclo positivo a negativo y viceversa
como se vio en la imagen anterior. Si se presentara una anormalidad en la continuidad de esta señal
el microcontrolador apaga al conmutador electrónico bipolar y con esto logramos la desconexión del
Microinversor de la red eléctrica de CFE.
Anti isla: La importancia de esta protección se basa en la desconexión del Microinversor de la red
eléctrica de CFE cuando la energía de esta deja de fluir continuamente, es decir ante un corte de
energía intencional o de falla de suministro. La manera en que el Microinversor logra esto se basa en
la interpretación conjunta del microcontrolador de todas las variables (Voltaje, Corriente, Sincronía y
Frecuencia). Es decir que ante una desviación de alguna de estas variables el microcontrolador da
la orden de apagar al conmutador electrónico bipolar y con esto la desconexión del Microinversor de
la red eléctrica de CFE. Por lo que si no tenemos energía de la red eléctrica de CFE el Microinversor
no puede suministrar energía eléctrica a la carga.
Sobrecorriente: Como se vio en el diagrama a bloques al inicio de este manual, el Microinversor tiene
incorporado un sensor de corriente de efecto Hall que envía al microcontrolador el nivel de corriente
que está fluyendo hacia la red eléctrica de CFE. Si esta corriente supera la máxima corriente permitida (1.5 A) el microcontrolador modifica el nivel de modulacion de ancho de pulso (PWM) de
manera que disminuya esta corriente y quede nuevamente en el rango inferior a 1.5 A.
Sobre temperatura: En el diagrama a bloques también mencionamos que el microinversor cuenta
con un Sensor de temperatura y el microcontrolador monitorea el incremento de temperatura de todo
el Microinversor y si este incremento de temperatura supera los 70 ºC el microcontrolador apaga al
conmutador electrónico bipolar y con esto la desconexión del Microinversor de la red eléctrica de
CFE. Una vez que la temperatura del Microinversor desciende y alcanza los 40 ºC el microcontrolador
enciende el conmutador electrónico bipolar y con esto logramos la reconexión del Microinversor a la
red eléctrica de CFE.
RASTREO DEL PUNTO DE MÁXIMA POTENCIA
Un punto muy importante a considerar es el hecho de que la Energía Solar es una fuente de
energía cambiante, es decir que no mantiene una intensidad constante durante todo día debido a
el movimiento de rotación de la Tierra y a factores climáticos como el viento y las nubes.
La rotación de la Tierra influye en la potencia entregada por el panel debido al ángulo de incidencia
cambiante al transcurrir el día. Por lo tanto la potencia del panel se va incrementando lentamente al
amanecer y alcanza su punto de máxima potencia en el cenit, posteriormente esta potencia va
disminuyendo lentamente hasta el atardecer.
Los factores climáticos como el viento y las nubes interfieren con la producción de energía del panel
solar debido al desplazamiento de las nubes.
Por lo anterior el efecto combinado del ángulo de incidencia y factores climáticos crean un patrón
de producción de energía del panel muy cambiante y por lo tanto el Microinversor debe ajustar
continuamente durante el día el nivel de potencia entregada a la red eléctrica de CFE, con el objeto
de entregar la máxima energía posible a la red eléctrica.
Esto nuevamente lo logramos gracias al software que tiene el microcontrolador y que forma parte
de nuestro producto como un componente intangible pero que es el cerebro de control del todo
el comportamiento del Microinversor.
DESCONEXIÓN AUTOMÁTICA NOCTURNA
El Microinversor durante la noche no recibe energía eléctrica de corriente directa del panel solar
por lo tanto se encuentra en una condición de apagado total. Es decir tanto en la parte de la
electrónica de potencia como en la electrónica de control.
El punto importante es que nuestro diseño de manera automática mantiene apagado al conmutador
electrónico bipolar aún con la energía de la red eléctrica de CFE presente.
Esto es importante porque de esta manera no tenemos ningún consumo de energía de Microinversor
durante la noche de la energía de la red eléctrica de CFE.
ARMADO E INSTALACIÓN
El Microinversor está listo para ser colocado en la estructura del panel solar, mediante sus tornillos
de fijación como se muestra en la siguiente imagen.
Asegurese de colocar el Microinversor en la posición que se ve en la imagen anterior de manera
que el disipador de calor del Microinversor quede en la parte superior y al menos a 10 cm del
panel solar.
Esto tiene la finalidad de que exista una convección natural del calor generado por el Microinversor
y que la temperatura del panel solar no influya sobre el Microinversor.
El Microinversor tiene en el lado izquierdo dos conectores MC-4 macho y hembra para colocar los
cables negativo y positivo del panel solar respectivamente.
Verifique que los conectores MC-4 del panel solar queden hasta el fondo para evitar que exista un
falso contacto y a la vez evitar que entre humedad al interior de los conectores MC-4.
Hay además un cable de línea polarizado que sale del Microinversor a través de un conector
glándula que impide también que entre humedad al interior del Microinversor.
El Microinversor se encuentra protegido por un gabinete de plástico TUV con un nivel de protección
IP65 especial para exteriores por lo que la electrónica del Microinversor está libre de humedad.
MANTENIMIENTO
El Microinversor MI-215W no requiere mantenimiento ya que como lo mencionamos la tarjeta
electrónica está libre de polvo y humedad gracias a su gabinete con indice de protección IP65.
No debe abrirse la tapa del Microinversor ya que existe el riesgo de choque eléctrico debido al alto
voltaje de corriente directa que maneja en su interior (220 Vcd).
Solo personal calificado y entrenado por la fabrica puede hacer una revisión o reparación a este
equipo de alta tecnología.
ESPECIFICACIONES
Especificaciones Mecánicas
Especificaciones Eléctricas
Características
Largo
180 mm
Potencia máxima de
entrada del Microinversor
215 W
Garantía del Microinversor
3 años
Ancho
180 mm
Voltaje nominal de operación
127 Vca
Conectores al Panel Solar
MC-4
Altura
105 mm
Peso:
1.1 kg
Rango de voltaje de operación 100 a 146 Vca
Frecuencia de Operación
60 Hz
Cable de Alimentación
Uso rudo 3x18
Longitud del Cable de
Alimentación
80 cm
Temp. de Operación del
Microinversor
-40 a 50 ºC
Rango de Frecuencia
de operación
Igual que CFE
+/- 1%
Clavija del Cable de
Alimentación
NEMA-15P
Indice de Protección de
Microinversor
IP 65
Corriente máxima de salida
1.5 A
Indicador de Estado
LED bicolor
Material del Gabinete
Plastico TUV
Eficiencia a
plena carga
90 %
Compatibilidad con la
red eléctrica
En cumplimiento
con UL1741
Factor de Potencia a
plena carga
> 0.96
Distorsión Armónica a
plena carga
<3%
Producción de Energía al
día con Panel Solar de 200W
Hasta 1 kWh
PÓLIZA DE GARANTÍA
SISTEMAS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS CELECSIS S.A. DE C.V.
GARANTIZA ESTE PRODUCTO POR EL TÉRMINO DE 3 (TRES) AÑOS A PARTIR
DE LA FECHA DE ENTREGA EN TODAS SUS PARTES Y MANO DE OBRA CONTRA
CUALQUIER DEFECTO DE FABRICACIÓN Y FUNCIONAMIENTO.
CONDICIONES
1.- PARA HACER EFECTIVA ESTA GARANTÍA NO PODRÁN EXIGIRSE MAYORES
REQUISITOS QUE LA PRESENTACIÓN DE ESTA PÓLIZA JUNTO CON EL PRODUCTO
EN EL LUGAR DONDE FUE ADQUIRIDO O EN EL CENTRO DE SERVICIO DE CELECSIS
UBICADO EN: AV. EDUARDO MOLINA 1020 COL. ARAGÓN INGUARÁN MEXICO D.F.
TELS 57-60-78-11, 11-63-99-80 Y 11-63-97-69.
2.- LA EMPRESA SE COMPROMETE A REPARAR O CAMBIAR EL PRODUCTO
ASÍ COMO LAS PIEZAS Y COMPONENTES DEFECTUOSOS DEL MISMO SIN
NINGÚN CARGO PARA EL CONSUMIDOR, LOS GASTOS DE TRANSPORTACIÓN
QUE SE DERIVEN DE SU CUMPLIMIENTO SERÁN CUBIERTOS
POR SISTEMAS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS CELECSIS SA DE CV.
3..- EL TIEMPO DE REPARACIÓN EN NINGÚN CASO SERA MAYOR A 30 (TREINTA)
DÍAS CONTADOS A PARTIR DE LA RECEPCIÓN DEL PRODUCTO EN CUALQUIERA
DE LOS SITIOS EN DONDE PUEDA HACERSE EFECTIVA LA GARANTÍA.
4.- LAS REFACCIONES DE ESTE PRODUCTO SE PUEDEN ADQUIRIR EN:
AV. EDUARDO MOLINA 1020 COL. ARAGÓN INGUARÁN MEXICO D.F. TELS 57-60-78-11,
11-63-99-80 Y 11-63-97ESTA GARANTÍA NO SERA VALIDA EN LOS SIGUIENTES CASOS:
I.- CUANDO EL PRODUCTO HA SIDO UTILIZADO EN CONDICIONES DISTINTAS A
LAS NORMALES.
II.- CUANDO EL PRODUCTO NO HA SIDO OPERADO DE ACUERDO CON EL INSTRUCTIVO
PROPORCIONADO.
III.-CUANDO EL PRODUCTO HA SIDO ALTERADO O REPARADO POR PERSONAS NO
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PRODUCTO: Microinversor de Interconexión a la Red Eléctrica de CFE para Panel Solar
MARCA: CELECSIS
MODELO: MI-215W
NUMERO DE SERIE:________________________________________________________
NOMBRE DEL DISTRIBUIDOR:________________________________________________
CALLE Y NUMERO:_________________________________________________________
COLONIA O POBLADO:______________________________________________________
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